一种水力性能优异的簸箕形进水流道及其应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种水力性能优异的簸箕形进水流 道及其应用方法，主要用于指导工程技术人员设计和应用簸箕形进水流道，对于确保中小 型泵站的安全、稳定和高效运行具有重要意义。
【背景技术】
[0002] 水力性能优异的进水流道是保证低扬程泵站水泵安全、稳定和高效运行的必要条 件。由于低扬程立式泵站进水流道的三维形体复杂，中小型泵站常受施工队伍技术水平的 限制，使得进水流道现场浇筑的施工质量很难达到设计要求，导致大多数中小型立式泵站 长期以来不得不采用形体简单而进水流态较差的开敞式进水池。进水流道施工方面的困难 严重影响到中小型泵站水泵机组的稳定和高效运行，制约了面广量大的中小型低扬程泵站 建设水平的提高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种水力性能优异的簸箕形进水流道及其应用方法。簸箕 形进水流道与立式轴流泵、导叶式混流泵和潜水泵配套使用，其作用是引导泵站前池的水 流有序转向和均匀收缩，为立式安装的水泵叶轮室进口提供符合水力设计要求的进水流 态。本发明的特征是：所述簸箕形进水流道设有直线进口段、簸箕形转向段和喇叭管整流段 3个段；在直线进口段的中部设置整流隔板、在簸箕形转向段的中部设置防涡隔板；所述直 线进口段、簸箕形转向段、喇叭管整流段和直线进口段的整流隔板、簸箕形转向段的防涡隔 板均为独立的钢筋混凝土预制部件，在泵站工地进行现场装配，组成完整的簸箕形进水流 道。簸箕形进水流道不仅水力性能优异，而且可方便地实现工厂化生产和工地现场装配，在 保证进水流道水力性能满足要求的前提下，大大降低了对中小型泵站现场施工技术水平的 要求。
[0004] 本发明的第一个目的是通过以下技术方案实现的，一种水力性能优异的簸箕形进 水流道，其沿水流方向设有直线进口段、簸箕形转向段和喇叭管整流段3个段，各段具有不 同的几何特征和作用；所述簸箕形进水流道的各几何参数用相对值表示（以水泵叶轮直径 D为基准值，D的单位为m，下同），簸箕形进水流道进口至水泵泵轴中心线的水平距离L为 3. 0D、流道进口宽度&为2. 57D、水泵叶轮中心线至流道底板的距离HWS1. 61D;
[0005] 所述直线进口段位于所述簸箕形进水流道的前端，直线进口段中部设置整流隔 板，直线进口段的作用是引导水流从泵站前池进入流道；直线进口段的特征是流道上边线 为圆弧，下边线和平面边线为直线，断面形状为矩形；直线进口段的长度为1.99D、进口 断面的宽度&和高度Hi分别为2. 57D和1. 45D、上边线圆弧半径R= 3. 2D;直线进口段 中部所设的整流隔板形状与直线进口段纵向对称平面的形状一致，整流隔板的厚度Bgb为 (0. 05D+0. 075)m，整流隔板前部形状为半圆形，半圆形半径Rgt为0. 5Bgb;
[0006] 所述簸箕形转向段位于直线进口段之后，簸箕形转向段中部设置防涡隔板，簸箕 形转向段的作用是引导水流有序地作90°转向，所述防涡隔板的作用是消除可能发生的附 底涡；簸箕形转向段的特征是立面方向的上边线为直线、下边线为簸箕形线，平面方向的边 线为直线与半圆形的连接线；簸箕形转向段的长度1^.为1.98D、进口断面的宽度1和高度 H2分别为2. 57D和0. 77D，所述平面方向边线的直线长度Lbz为0. 69D、半圆形的半径Rbj为 1. 28D、圆心位于距簸箕形转向段进口断面0. 69D的纵向中心线上；提供所述簸箕形线的数 据见表1，该表中的数据包括各点编号及坐标的相对值；簸箕形转向段中部所设防涡隔板 的形状与簸箕形转向段纵向对称平面的形状一致，防涡隔板厚度Bgb为（0. 0OT+0. 075)m;所 述防涡隔板的上部形状为半圆形，半圆形半径Rgt为〇. 5Bgb;
[0007] 表1簸箕形转向段簸箕形线各点编号及坐标的相对值
[0008]
[0009] 所述喇叭管整流段位于簸箕形转向段的上方，喇叭管整流段的作用是对流出簸箕 形转向段的水流作最后的调整，以保证水流均匀地进入叶轮室；喇叭管整流段的高度Hlb为 0. 68D、进口断面直径Dbl和出口断面直径Db2分别为1. 41D和0. 95D，喇叭管母线的线型为 1/4椭圆，椭圆的长轴半径Rt。和短轴半径Rtd分别为0. 68D和0. 23D。
[0010] 本发明的第二个目的是通过以下技术方案实现的，一种水力性能优异的簸箕形进 水流道的应用方法，包括以下步骤：
[0011] 1. 一种水力性能优异的簸箕形进水流道，其沿水流方向设有直线进口段、簸箕形 转向段和喇叭管整流段3个段，各段具有不同的几何特征和作用；所述簸箕形进水流道的 各几何参数用相对值表示（以水泵叶轮直径D为基准值，D的单位为m，下同），簸箕形进水 流道进口至水泵泵轴中心线的水平距离L为3. 0D、流道进口宽度氏为2. 57D、水泵叶轮中 心线至流道底板的距离扎为1. 61D;
[0012] 所述直线进口段位于所述簸箕形进水流道的前端，直线进口段中部设置整流隔 板，直线进口段的作用是引导水流从泵站前池进入流道；直线进口段的特征是流道上边线 为圆弧，下边线和平面边线为直线，断面形状为矩形；直线进口段的长度为1.99D、进口 断面的宽度&和高度Hi分别为2. 57D和1. 45D、上边线圆弧半径R= 3. 2D;直线进口段 中部所设的整流隔板形状与直线进口段纵向对称平面的形状一致，整流隔板的厚度Bgb为 (0. 05D+0. 075)m，整流隔板前部形状为半圆形，半圆形半径Rgt为0. 5Bgb;
[0013] 所述簸箕形转向段位于直线进口段之后，簸箕形转向段中部设置防涡隔板，簸箕 形转向段的作用是引导水流有序地作90°转向，所述防涡隔板的作用是消除可能发生的 附底涡；簸箕形转向段的特征是立面方向的上边线为直线、下边线为簸箕形线，平面方向的 边线为直线与半圆形的连接线；簸箕形转向段的长度1^为1.98D、进口断面的宽度1和 高度H2分别为2. 57D和0. 77D，所述平面方向边线的直线长度Lbz为0. 69D、半圆形的半 径Rbj为1. 28D、圆心位于距簸箕形转向段进口断面0. 69D的纵向中心线上；提供所述簸箕 形线的数据见表2,数据表中的数据包括各点编号及坐标的相对值；所述簸箕形转向段中 部所设防涡隔板的形状与簸箕形转向段纵向对称平面的形状一致，防涡隔板的厚度Bgb为 (0. 0OT+0. 075)m;所述防涡隔板的上部形状为半圆形，半圆形半径Rgt为0. 5Bgb;
[0014] 表2簸箕形转向段簸箕形线各点编号及坐标的相对值
[0015]
[0016] 所述喇叭管整流段位于簸箕形转向段的上方，喇叭管整流段的作用是对流出簸箕 形转向段的水流作最后的调整，以保证水流均匀地进入叶轮室；喇叭管整流段的高度Hlb为 0. 68D、进口断面直径Dbl和出口断面直径Db2分别为1. 41D和0. 95D，喇叭管母线线型为1/4 椭圆，椭圆的长轴半径Rt。和短轴半径Rtd分别为〇. 68D和0. 23D;
[0017] 2.利用步骤1确定的直线进口段、簸箕形转向段和喇叭管整流段几何参数相对 值，根据拟应用本发明的泵站的水泵叶轮直径D计算该泵站簸箕形进水流道实际所需尺 寸；
[0018] 3.本发明的中小型立式泵站簸箕形进水流道由所述直线进口段、簸箕形转向段和 喇叭管整流段组成，在直线进口段的中部设置整流隔板、在簸箕形转向段的中部设置防涡 隔板；所述直线进口段、簸箕形转向段、喇叭管整流段和直线进口段的整流隔板、簸箕形转 向段的防涡隔板均为独立的钢筋混凝土预制部件，在工厂完成制作，其中，直线进口段和簸 箕形转向段分别沿纵向中心线分为左右对称的两个部件；
[0019] 4.在所述直线进口段左右对称两个部件的上盖板连接处设置"T"形断面槽，在下 盖板连接处设置矩形断面槽；所述整流隔板预制部件的顶部制成"T"形、底部制成矩形，分 别与所述直线进口段左右对称两个部件的上盖板设置的"T"形断面槽、下盖板设置的矩形 断面槽相配；在所述直线进口段的出口设置与所述簸箕形转向段进口对接的止口；
[0020] 5.在所述簸箕形转向段左右对称两个部件的上盖板连接处设置"T"形断面槽，在 下盖板连接处设置矩形断面槽；所述防涡隔板预制部件的顶部制成"T"形、底部制成矩形， 分别与所述簸箕形转向段左右对称两个部件的上盖板设置的"T"形断面槽、下盖板设置的 矩形断面槽相配；在簸箕形转向段的进口设置与所述直线进口段出口对接的止口，在簸箕 形转向段的出口设置与所述喇叭管整流段进口对接的止口；在簸箕形转向段的进口和出口 分别留有密封圈槽；
[0021] 6.在所述喇叭管整流段预制部件的进口设置与所述簸箕形转向段出口对接的止 口，并将喇叭管整流段预制部件上与密封圈槽对应位置的止口边角制成内凹的圆弧形；
[0022] 7.在所述泵站的基坑开挖满足要求后，按以下步骤装配簸箕形进水流道的所述各 预制部件；
[0023] (1)在准备安装所述簸箕形进水流道处铺垫适当厚度的素混凝土垫层；
[0024] (2)将所述簸箕形转向段左侧预制部件按所